JPH05339712A - Film forming device - Google Patents

Film forming device

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JPH05339712A
JPH05339712A JP4149419A JP14941992A JPH05339712A JP H05339712 A JPH05339712 A JP H05339712A JP 4149419 A JP4149419 A JP 4149419A JP 14941992 A JP14941992 A JP 14941992A JP H05339712 A JPH05339712 A JP H05339712A
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JP
Japan
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substrate
evaporation source
point evaporation
ion beam
cluster ion
Prior art date
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Application number
JP4149419A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromoto Ito
弘基 伊藤
Toshio Yoshida
寿夫 吉田
Teruo Ina
照夫 伊奈
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
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Abstract

PURPOSE:To form a uniform film even in the inner area of fine contact holes having a high aspect ratio. CONSTITUTION:The point vapor source 1 for a cluster ion beam is disposed off from the position just under the edge of the substrate 2. The vapor source heated and vaporized in a crucible 11 is injected as a cluster 15 through a nozzle 13 and the cluster 15 is ionized by an ionizing filament 16 and sputtered to a rotating substrate 2 without influenced by particles such as other clusters 15.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、LSIの超高集積化
を実現する上で重要である、高いアスペクト比のコンタ
クトホールもしくはスルーホールを有するサブミクロン
サイズの半導体配線膜の成膜装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming apparatus for a submicron size semiconductor wiring film having a contact hole or a through hole having a high aspect ratio, which is important for realizing ultra-high integration of LSI.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIの集積化が進むにつれて微細化は
進み、例えば16MビットDRAM以降では、設計ルー
ルがハーフミクロン以下になってきた。また、LSIの
半導体配線に設けられるコンタクトホールのアスペクト
比は2以上となり、マイグレーションによる断線に対し
て一段と高い信頼性が要求されている。その半導体配線
は、蒸着法やスパッタ法などによる成膜により形成され
るが、現在実用とされているマグネトロン型スパッタ装
置による半導体配線層のコンタクトホール部への段差被
覆性には限界がある。
2. Description of the Related Art As LSIs have been integrated more and more, miniaturization has progressed. For example, after 16 Mbit DRAM, the design rule has become less than half micron. Further, the aspect ratio of the contact hole provided in the semiconductor wiring of the LSI is 2 or more, and higher reliability is required for disconnection due to migration. The semiconductor wiring is formed by film formation by a vapor deposition method, a sputtering method, or the like, but there is a limit to the step coverage with respect to the contact hole portion of the semiconductor wiring layer by the magnetron type sputtering apparatus which is currently in practical use.

【0003】図12は文献(Journal of Vacuum Scienc
e and Technology A. Volume 3,No.2, 1985)に示され
た従来のマグネトロン型スパッタ装置を模式的に示す概
略構成図であり、図12において120は基板、121
はチタンからなるターゲット、122はシャッター、1
23はアルゴンガスなどを導入するガス導入系、124
は磁石が収納されたターゲットホルダー、125は処理
が行われる真空槽、126は真空槽125を真空排気す
る排気系である。
FIG. 12 is a document (Journal of Vacuum Scienc
e and Technology A. Volume 3, No. 2, 1985), which is a schematic configuration diagram schematically showing a conventional magnetron type sputtering apparatus, in which FIG.
Is a target made of titanium, 122 is a shutter, 1
23 is a gas introduction system for introducing argon gas or the like, 124
Is a target holder containing a magnet, 125 is a vacuum chamber in which processing is performed, and 126 is an exhaust system for evacuating the vacuum chamber 125.

【0004】次に、このマグネトロン型スパッタ装置の
動作について説明する。ま、ず真空槽125内を排気系
126により排気した後、ガス導入系123によって窒
素ガス及びアルゴンガスを導入し、ターゲット121に
対して配線用バリア膜を被覆させる基板120に正のバ
イアス電圧を印加すると、ターゲット121と基板12
0の間にプラズマが形成される。この際、ターゲットホ
ルダー124の中の磁石は、プラズマ中の電子を螺旋回
転させプラズマ生成を促進する。このプラズマ中で生成
されるアルゴンイオンは、バイアス電圧によって加速さ
れ、ターゲット121に衝突してターゲット材料をスパ
ッタし、このスパッタにより飛散したチタンのスパッタ
原子が、シャッター122が開くと、窒素ガス雰囲気で
基板120上に付着して窒化チタン配線用バリヤ膜が形
成される。
Next, the operation of this magnetron type sputtering apparatus will be described. In addition, after the inside of the vacuum chamber 125 is exhausted by the exhaust system 126, nitrogen gas and argon gas are introduced by the gas introduction system 123, and a positive bias voltage is applied to the substrate 120 which covers the target 121 with the wiring barrier film. When applied, the target 121 and the substrate 12
A plasma is formed during zero. At this time, the magnet in the target holder 124 spirally rotates the electrons in the plasma to promote plasma generation. The argon ions generated in this plasma are accelerated by the bias voltage and collide with the target 121 to sputter the target material. Sputtered atoms of titanium scattered by this sputter are released in a nitrogen gas atmosphere when the shutter 122 is opened. A titanium nitride wiring barrier film is deposited on the substrate 120.

【0005】図13は、セミコンジャパン88テクニカ
ルシンポジウム予稿集に示された上述の従来のマグネト
ロン型スパッタ装置によって、アスペクト比が約0.8
のコンタクトホールに成膜をした状態を示す断面であ
る。図13において2は基板、131は穴径0.5ミク
ロン,深さ2.0ミクロンのコンタクトホール、132
はアルミニウムが成膜形成された配線膜、133は窒化
チタンが成膜形成された配線用バリア膜である。これを
見ると、コンタクトホール131の側壁の下の部分及び
底面における配線用バリア膜133の膜厚は、コンタク
トホール131以外の平坦部に比べオーバーハングの成
長およびセルフシャドウイング効果により薄くなってい
る。この状態の上に、マグネトロン型スパッタ装置によ
りアルミニウムからなる配線膜132を形成すると、や
はり上述と同様のことが起こり、オーバーハングが発生
し、それによりコンタクトホール底部の膜厚が薄くな
る。
FIG. 13 shows an aspect ratio of about 0.8 obtained by the above-mentioned conventional magnetron type sputtering apparatus shown in the proceedings of the Semicon Japan 88 Technical Symposium.
3 is a cross section showing a state in which a film is formed in the contact hole. In FIG. 13, 2 is a substrate, 131 is a contact hole having a hole diameter of 0.5 μm and a depth of 2.0 μm, 132
Is a wiring film formed of aluminum, and 133 is a wiring barrier film formed of titanium nitride. As can be seen, the film thickness of the wiring barrier film 133 at the bottom and bottom of the side wall of the contact hole 131 is smaller than that at the flat part other than the contact hole 131 due to overhang growth and the self-shadowing effect. .. If the wiring film 132 made of aluminum is formed on this state by a magnetron type sputtering device, the same thing as described above occurs and an overhang occurs, and the film thickness at the bottom of the contact hole becomes thin.

【0006】以上のように、従来のマグネトロン型スパ
ッタ装置によるコンタクトホールへの配線層の成膜で
は、穴径が0.5μmで深さが2.0μmのコンタクト
ホールのようなアスペクト比の高いものへの均一な段差
被膜性が得られなくなってきている。従来のマグネトロ
ン型スパッタ装置では、プラズマにより発生した活性種
とスパッタ粒子が衝突して散乱したりするので、スパッ
タによりターゲットから飛び出したスパッタ粒子の平均
自由工程が数cm程度と短い。従って、コンタクトホー
ルのアスペクト比が2以上になると、そのスパッタ粒子
がコンタクトホール底に到達する確率が少なくなって段
差被覆できなくなったり、底部に配線用の穴埋めができ
なくなると言う問題点があった。
As described above, in forming a wiring layer in a contact hole by a conventional magnetron type sputtering device, a high aspect ratio like a contact hole having a hole diameter of 0.5 μm and a depth of 2.0 μm. It is becoming difficult to obtain a uniform step coating property on the surface. In a conventional magnetron-type sputtering apparatus, active species generated by plasma collide with and sputter particles, so that the mean free path of sputter particles jumping out of a target by sputtering is as short as several cm. Therefore, when the aspect ratio of the contact hole is 2 or more, there is a problem that the probability that the sputtered particles reach the bottom of the contact hole is reduced, and it becomes impossible to cover the step or the bottom portion cannot be filled with wiring. ..

【0007】以上のような問題点を解決する装置とし
て、点蒸発源による蒸着装置であるクラスタイオンビー
ム蒸着装置がある。図14はそのクラスタイオンビーム
蒸着装置を模式的に示す構成図であり、2は配線用膜が
形成される基板、3は基板2を回転させる基板回転手段
である。140は蒸着材料が充填されて、上向きに、か
つ基板2の回転中心の直下に配置され、クラスタ145
を噴出するクラスタイオンビーム点蒸発源であり、蒸着
材料が充填されるルツボ141と、ルツボ141を加熱
する加熱用フィラメント142と、ルツボ141中の蒸
着材料を加熱することにより発生する蒸気を噴出するノ
ズル143と、加熱用フィラメント142の熱を遮る熱
シールド板144と、ノズル143より噴出したクラス
タ145をイオン化するイオン化フィラメント146
と、イオン化フィラメント146の熱を遮る熱シールド
板147と、イオン化されたクラスタ145を加速して
基板2に照射する加速電極148とから構成されていて
る。
As an apparatus for solving the above problems, there is a cluster ion beam evaporation apparatus which is an evaporation apparatus using a point evaporation source. FIG. 14 is a configuration diagram schematically showing the cluster ion beam vapor deposition apparatus, 2 is a substrate on which a wiring film is formed, and 3 is a substrate rotating means for rotating the substrate 2. 140 is filled with a vapor deposition material and is arranged upward and directly below the center of rotation of the substrate 2, and the cluster 145
Which is a cluster ion beam point evaporation source for ejecting a vapor, and a crucible 141 filled with a vapor deposition material, a heating filament 142 for heating the crucible 141, and a vapor generated by heating the vapor deposition material in the crucible 141. A nozzle 143, a heat shield plate 144 that shields the heat of the heating filament 142, and an ionizing filament 146 that ionizes the cluster 145 ejected from the nozzle 143.
And a heat shield plate 147 that shields the heat of the ionized filament 146, and an acceleration electrode 148 that accelerates the ionized clusters 145 to irradiate the substrate 2.

【0008】次に、このクラスタイオンビーム蒸着装置
の動作を説明する。ルツボ141内に充填された蒸着材
料は加熱フィラメント142によって加熱され蒸発し、
ノズル143より高真空中に噴出してクラスタ145が
形成される。蒸発した蒸着材料を圧力の高いルツボ14
1の中より、ノズル143を通して圧力の低い所に噴出
させると、このとき、その蒸気が断熱膨張する過程で、
その蒸発した蒸着材料原子は1〜1000個程度集ま
り、特定の構成単位を持つ原子団であるクラスタ145
を形成する。そして、このクラスタ145の一部がイオ
ン化フィラメント146により放出される電子によって
イオン化された後、加速電極148によって加速され、
基板回転手段3により回転している基板2の表面に衝突
し堆積する。
Next, the operation of this cluster ion beam vapor deposition apparatus will be described. The vapor deposition material filled in the crucible 141 is heated and evaporated by the heating filament 142,
The cluster 145 is formed by being ejected from the nozzle 143 into a high vacuum. High pressure crucible 14 for evaporated evaporation material
From No. 1 through the nozzle 143 to a place with a low pressure, at this time, the vapor adiabatically expands,
The evaporated vapor deposition material atoms are gathered in the range of about 1 to 1000, and the cluster 145 is an atomic group having a specific constitutional unit.
To form. Then, after a part of the cluster 145 is ionized by the electrons emitted by the ionization filament 146, it is accelerated by the acceleration electrode 148,
The substrate rotating means 3 collides with and deposits on the surface of the substrate 2 which is rotating.

【0009】一般に、高真空中に噴出してイオン化した
クラスタはその平均自由工程が長いので、イオン化され
加速されたクラスタ145が基板2に到着するまでの間
は、他のイオン化したクラスタに衝突する確率が低く、
そのクラスタ145は指向性よく基板のコンタクトホー
ルに到達する。
Generally, the mean free path of a cluster ejected into a high vacuum and ionized is long, so that the ionized and accelerated cluster 145 collides with another ionized cluster until it reaches the substrate 2. The probability is low,
The cluster 145 reaches the contact hole of the substrate with good directivity.

【0010】図14に示す、点蒸発源によるクラスタイ
オンビーム蒸着装置では、加速電極148によって印加
されるバイアス電圧を制御して、イオン化されたクラス
タ145の基板2に照射される運動エネルギーを最適に
制御するとともに、イオン化フィラメント146から放
出される電子を増幅させてイオン量を増加させること
で、高いアスペクト比の微細なコンタクトホールの底部
に蒸着されるイオン化されたクラスタ145の量を増加
させることが可能であり、それにより段差被膜性を向上
させることができる。
In the cluster ion beam vapor deposition apparatus using a point evaporation source shown in FIG. 14, the bias voltage applied by the acceleration electrode 148 is controlled to optimize the kinetic energy applied to the substrate 2 of the ionized cluster 145. By controlling and amplifying the electrons emitted from the ionizing filament 146 to increase the amount of ions, it is possible to increase the amount of the ionized clusters 145 deposited at the bottom of the fine contact hole having a high aspect ratio. It is possible to improve the step coating property.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このクラス
タイオンビーム蒸着装置においても、点蒸発源が回転す
る基板の回転軸直下にあると、以下に示すような問題が
あった。図14に示すように、コンタクトホールの中心
軸側の側壁および底部をB、コンタクトホールの端部側
の側壁および底部をAとすると、中心軸(回転軸)の直
下にクラスタイオンビーム点蒸着源140を配置した場
合は、コンタクトホールのAの部分にはイオン化された
クラスタ145が到達するので被覆性が良好であるが、
コンタクトホール内のBの部分はセルフシャドーリング
効果によって穴埋めおよび被覆性が悪くなる。
However, even in this cluster ion beam vapor deposition apparatus, if the point evaporation source is located directly below the rotation axis of the rotating substrate, there are the following problems. As shown in FIG. 14, when the side wall and bottom of the contact hole on the side of the central axis are B and the side wall and bottom of the contact hole on the side of the end are A, the cluster ion beam spot evaporation source is provided directly below the central axis (rotation axis). When 140 is arranged, the ionized cluster 145 reaches the portion A of the contact hole, so that the coverage is good, but
In the portion B in the contact hole, the self-shadowing effect deteriorates the hole filling and covering properties.

【0012】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたもので、高いアスペクト比の微細なコ
ンタクトホールの内部にも、均一に成膜ができるように
することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to enable uniform film formation even inside a fine contact hole having a high aspect ratio. ..

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明の成膜装置は、
基板の端部直下または直下より外側に点蒸発源が配置さ
れ、基板が回転するかもしくは点蒸発源が前記基板の中
心部を通る軸を中心とした円周上を回転することを特徴
とする。また、基板と点蒸発源とが所定距離より近い場
合は、点蒸発源が前記基板の端部直下より内側の領域に
も配置されることを特徴とする。
The film forming apparatus of the present invention comprises:
The point evaporation source is arranged immediately below the edge of the substrate or outside the area immediately below, and the substrate rotates, or the point evaporation source rotates on a circumference around an axis passing through the center of the substrate. .. Further, when the substrate and the point evaporation source are closer than a predetermined distance, the point evaporation source is also arranged in a region inside immediately below the end portion of the substrate.

【0014】[0014]

【作用】成膜材料の蒸気やイオンなどが、基板の端部の
下の点蒸発源より広がって、かつ散乱すること無く基板
面に到着する。すなわち、成膜材料の蒸気やイオンは、
基板上の微小な孔の中の側面や底面にも到達することが
可能な角度をもって、途中で方向を変えること無く真っ
直ぐに飛行して基板面に到着する。また、基板は回転を
しているで、基板上の孔のどの側面にも、飛行してきた
蒸気やイオンが到達することができる。すなわち、基板
上の孔の側面はその全面が飛び込んでくる蒸気やイオン
にさらされていることになる。従って、基板上の孔の部
分の中にも均一な成膜ができる。
The vapor and ions of the film forming material spread from the point evaporation source below the edge of the substrate and reach the surface of the substrate without being scattered. That is, the vapor and ions of the film-forming material are
It flies straight to the surface of the substrate without changing direction on the way, with an angle that can reach the side and bottom of the minute holes on the substrate. Further, since the substrate is rotating, flying vapors and ions can reach any side surface of the hole on the substrate. That is, the entire side surface of the hole on the substrate is exposed to the invading vapor and ions. Therefore, a uniform film can be formed in the hole portion on the substrate.

【0015】[0015]

【実施例】以下、この発明の1実施例を図を参照して説
明する。図1はこの発明の概念を説明するための構成図
である。図1において、1はクラスタイオンビーム点蒸
発源であり、蒸着材料が充填されるルツボ11と、ルツ
ボ11を加熱する加熱用フィラメント12と、ルツボ1
1中の蒸着材料を加熱することにより発生する蒸気を噴
出してそれをクラスタ15とするノズル13と、加熱用
フィラメント12の熱を遮る熱シールド板14と、ノズ
ル13より噴出したクラスタ15をイオン化するイオン
化フィラメント16と、イオン化フィラメント16の熱
を遮る熱シールド板17と、イオン化されたクラスタ1
5を加速して基板2に照射する加速電極18とから構成
されている。このクラスタイオンビーム蒸着装置が、図
14に示す従来のクラスタイオンビーム蒸着装置と異な
るのは、基板2の回転中心の直下ではなく基板2の端部
の直下、もしくはそこより外側に配置されていることで
あり、他は図14に示す従来のクラスタクラスタイオン
ビーム蒸着装置と同様である。なお、基板2の端部の直
下とは、基板2の有効領域の最外周の直下の領域のこと
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram for explaining the concept of the present invention. In FIG. 1, a cluster ion beam point evaporation source 1 includes a crucible 11 filled with a vapor deposition material, a heating filament 12 for heating the crucible 11, and a crucible 1.
Nozzle 13 that ejects vapor generated by heating the vapor deposition material in 1 to make it cluster 15; heat shield plate 14 that shields the heat of heating filament 12; and cluster 15 ejected from nozzle 13 is ionized Ionizing filament 16, a heat shield plate 17 that shields the heat of the ionizing filament 16, and the ionized cluster 1
It is composed of an accelerating electrode 18 that accelerates 5 to irradiate the substrate 2. This cluster ion beam vapor deposition apparatus differs from the conventional cluster ion beam vapor deposition apparatus shown in FIG. 14 in that it is arranged not directly below the center of rotation of the substrate 2 but directly below the edge of the substrate 2 or outside thereof. This is the same as the conventional cluster-cluster ion beam vapor deposition apparatus shown in FIG. The term “directly below the edge of the substrate 2” means a region immediately below the outermost periphery of the effective region of the substrate 2.

【0016】図14に示す従来の装置のように、基板2
の中心軸(回転軸)の直下におかれたクラスタイオンビ
ーム点蒸発源140からの成膜では、セルフシャドーリ
ング効果によってコンタクトホールのBの部分の穴埋め
および被覆性が悪くなる。ところが、図1に示すよう
に、クラスタイオンビーム点蒸発源1が基板2の端部直
下より外側にあると、コンタクトホールのAの部分の被
膜性が良いことが判る。ここで、基板2を180℃回転
させていくと、今度はいままで成膜されなかったB部分
の被膜性が良くなる。すなわち、図1に示すように基板
2とクラスタイオンビーム点蒸発源1を配置して基板2
を回転させて成膜を行うと、コンタクトホール内のどの
部分にも均一に成膜されるようになる。
As in the conventional device shown in FIG. 14, the substrate 2
In the film formation from the cluster ion beam point evaporation source 140 placed directly below the central axis (rotation axis) of the contact hole B, the filling and covering properties of the contact hole B are deteriorated due to the self-shadowing effect. However, as shown in FIG. 1, when the cluster ion beam point evaporation source 1 is located outside the region directly below the end of the substrate 2, it is understood that the coating property of the portion A of the contact hole is good. Here, when the substrate 2 is rotated by 180 ° C., the coating property of the portion B, which has not been formed, is improved. That is, the substrate 2 and the cluster ion beam point evaporation source 1 are arranged as shown in FIG.
When is rotated to form a film, the film is uniformly formed on any part of the contact hole.

【0017】ここで、蒸着する基板2とそのコンタクト
ホールとクラスタイオンビーム点蒸発源1との位置関係
と、基板2およびコンタクトホールの大きさとの関係に
ついて説明する。基板2の半径をd、基板2上のコンタ
クトホールの直径をa,深さをb、基板2の回転中心軸
とクラスタイオンビーム点蒸発源1との距離をD、基板
2の表面面の延長面とクラスタイオンビーム点蒸発源1
(ノズル13)との距離をLとする。ここで、この実施
例1は、d=Dであり、L≧d×(b/a)もしくはd
≦L(a/b)の場合であり、すなわち、基板2とクラ
スタイオンビーム点蒸発源1とが充分はなれている場合
である。この場合、クラスタイオンビーム点蒸発源1の
位置は、d≦D≦L×(a/b)の関係を満たしている
必要があり、基板2が大きくなれば距離Lを大きくし、
コンタクトホールのアスペクト比(b/a)が大きい場
合は、距離Dは余り大きくできない。
The positional relationship between the substrate 2 to be vapor-deposited and its contact hole and the cluster ion beam point evaporation source 1 and the relationship between the size of the substrate 2 and the contact hole will be described. The radius of the substrate 2 is d, the diameter of the contact hole on the substrate 2 is a, the depth is b, the distance between the rotation center axis of the substrate 2 and the cluster ion beam point evaporation source 1 is D, and the surface of the substrate 2 is extended. Plane and cluster ion beam point evaporation source 1
The distance to the (nozzle 13) is L. Here, in the first embodiment, d = D, and L ≧ d × (b / a) or d
This is the case of ≦ L (a / b), that is, the case where the substrate 2 and the cluster ion beam point evaporation source 1 are sufficiently separated. In this case, the position of the cluster ion beam point evaporation source 1 needs to satisfy the relationship of d ≦ D ≦ L × (a / b), and the distance L is increased as the substrate 2 is increased,
When the aspect ratio (b / a) of the contact hole is large, the distance D cannot be increased so much.

【0018】ところで、図1において、基板2とクラス
タイオンビーム蒸発源1とが近すぎると、すなわち、L
<d×(b/a)もしくはd>(a/b)の場合、コン
タクトホール側面には成膜ができるが、コンタクトホー
ルの底の中心部分に成膜ができなくなってきてしまう。
そこで、実施例1のクラスタークラスタイオンビーム蒸
着装置において、蒸着をする基板2の端部直下もしくは
そこより外側にクラスタイオンビーム点蒸発源1を配置
するだけでなく、基板2の端部直下より内側にもクラス
タイオンビーム点蒸発源1を配置する。これにより、上
記のように基板2とクラスタイオンビーム点蒸発源1と
の距離がとれない場合などでも、基板2上のコンタクト
ホール内の全域にわたって均一に成膜ができるようにな
る。
By the way, in FIG. 1, when the substrate 2 and the cluster ion beam evaporation source 1 are too close to each other, that is, L
In the case of <d × (b / a) or d> (a / b), the film can be formed on the side surface of the contact hole, but the film cannot be formed on the central portion of the bottom of the contact hole.
Therefore, in the cluster-cluster ion beam vapor deposition apparatus of Example 1, not only the cluster ion beam point evaporation source 1 is arranged immediately below or outside the edge of the substrate 2 to be vapor-deposited, but also inside immediately below the edge of the substrate 2. Also, the cluster ion beam point evaporation source 1 is arranged. As a result, even when the distance between the substrate 2 and the cluster ion beam point evaporation source 1 cannot be maintained as described above, it is possible to uniformly form a film over the entire contact hole on the substrate 2.

【0019】次に、この発明のより具体的な実施例を図
を参照して説明する。図2は、クラスタイオンビーム点
蒸発源を蒸着をする基板端部直下に6個配置した状態を
示す平面図(a)と側面図(b)である。図2(a)に
おいて、2は配線膜が形成される基板、3は基板2の基
板回転手段、20は基板2端部の直下に配置されたクラ
スタイオンビーム点蒸発源であり、6個配置されてい
る。このクラスタイオンビーム点蒸発源20は、アルミ
ニウムを蒸着させる2個と、銅を蒸発させる2個と、チ
タンを蒸発させる2個とからなる。これにより、アルミ
ニウムの銅とチタンとからなる合金が基板2のコンタク
トホールに均一に成膜される。また点蒸発源の数を増や
したため高速蒸着が可能で、また膜厚分布がより均一に
なる。また、図3に示すように、6個のクラスタイオン
ビーム点蒸発源30を、基板2の端部直下より外側に配
置するようにしても良い。ところで、前述したように、
蒸着しようとする基板と点蒸発源とが近い場合は、図4
に示すように、6個のクラスタイオンビーム点蒸発源2
0を基板2の直下の領域に配置し、それに加えて基板2
の端面直下と基板2の回転中心直下との間の領域にクラ
スタビーム点蒸発源40を配置する。
Next, a more specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a plan view (a) and a side view (b) showing a state in which six cluster ion beam point evaporation sources are arranged immediately below an end portion of a substrate for vapor deposition. In FIG. 2A, 2 is a substrate on which a wiring film is formed, 3 is a substrate rotating means of the substrate 2, 20 is a cluster ion beam point evaporation source arranged directly below the end of the substrate 2, and 6 are arranged. Has been done. The cluster ion beam point evaporation source 20 is composed of two for evaporating aluminum, two for evaporating copper, and two for evaporating titanium. As a result, an alloy of aluminum and copper and titanium is uniformly formed in the contact hole of the substrate 2. Also, since the number of point evaporation sources is increased, high-speed vapor deposition is possible and the film thickness distribution becomes more uniform. Further, as shown in FIG. 3, the six cluster ion beam point evaporation sources 30 may be arranged outside the position just below the end of the substrate 2. By the way, as mentioned above,
When the substrate to be vapor-deposited is close to the point evaporation source,
As shown in Fig. 6, six cluster ion beam point evaporation sources 2
0 is arranged in the area directly below the substrate 2, and
A cluster beam point evaporation source 40 is arranged in a region between immediately below the end face of the substrate and immediately below the center of rotation of the substrate 2.

【0020】なお、点蒸発源の配置位置は上記実施例に
限るものではなく、前述したコンタクトホールの大きさ
と、点蒸発源と基板との位置関係とが条件を満たしてい
れば、図5〜11に示すようにクラスタイオンビーム点
蒸発源20,30,40,50を、上記の実施例を組み
合わせて配置しても良い。図5は、6個のクラスタイオ
ンビーム点蒸発源20に加えて、基板2の回転中心直下
にクラスタイオンビーム点蒸発源50を配置する例を示
したものである。図6は基板2の端部直下より外側に配
置する6個のクラスタイオンビーム点蒸発源30に加
え、基板2の回転中心直下にクラスターイオンビーム蒸
発源50を配置する例を示したものである。
The arrangement position of the point evaporation source is not limited to the above embodiment, and if the size of the above-mentioned contact hole and the positional relationship between the point evaporation source and the substrate satisfy the conditions, FIG. As shown in FIG. 11, the cluster ion beam point evaporation sources 20, 30, 40 and 50 may be arranged in combination with the above embodiments. FIG. 5 shows an example in which, in addition to the six cluster ion beam point evaporation sources 20, the cluster ion beam point evaporation source 50 is arranged immediately below the rotation center of the substrate 2. FIG. 6 shows an example in which, in addition to the six cluster ion beam point evaporation sources 30 which are arranged outside immediately below the edge of the substrate 2, the cluster ion beam evaporation source 50 is arranged immediately below the center of rotation of the substrate 2. ..

【0021】また、図7は、基板2の端部直下より外側
に配置する6個のクラスタイオンビーム蒸発源に加え、
基板2の端部直下と基板2の回転中心直下の間の領域に
クラスターイオンビーム点蒸発源40を配置する例であ
る。図8は、基板2の端部直下に配置する6個のクラス
タビーム点蒸発源20に加え、クラスターイオンビーム
点蒸発源40を2個、クラスターイオンビーム点蒸発源
50を1個配置する例である。図9は、クラスタイオン
ビーム点蒸発源30を6個、クラスタイオンビーム点蒸
発源40を1個、クラスタイオンビーム点蒸発源50を
1個配置する例である。図10は、クラスタイオンビー
ム点蒸発源30を6個、クラスタイオンビーム点蒸発源
40を1個、クラスタイオンビーム点蒸発源20を2個
配置した例である。
In addition to FIG. 7, in addition to the six cluster ion beam evaporation sources which are arranged outside immediately below the edge of the substrate 2,
This is an example in which the cluster ion beam point evaporation source 40 is arranged in a region between immediately below the end portion of the substrate 2 and immediately below the rotation center of the substrate 2. FIG. 8 shows an example in which two cluster ion beam point evaporation sources 40 and one cluster ion beam point evaporation source 50 are arranged in addition to the six cluster beam point evaporation sources 20 arranged immediately below the edge of the substrate 2. is there. FIG. 9 is an example in which six cluster ion beam point evaporation sources 30, one cluster ion beam point evaporation source 40, and one cluster ion beam point evaporation source 50 are arranged. FIG. 10 shows an example in which six cluster ion beam point evaporation sources 30, one cluster ion beam point evaporation source 40, and two cluster ion beam point evaporation sources 20 are arranged.

【0022】また、図11は複数個のクラスタイオンビ
ーム点蒸発源30と、6個のクラスタイオンビーム点蒸
発源20と、6個のクラスタイオンビーム点蒸発源40
と、1個のクラスタイオンビーム点蒸発源50とを配置
した例を示すものであり、クラスタイオンビーム点蒸発
源30の位置は、基板2上のコンタクトホールのアスペ
クト比をα,基板2の表面の延長面とクラスタイオンビ
ーム点蒸発源30との距離をL,基板2の回転中心軸と
クラスタイオンビーム点蒸発源30との距離をDとする
と、D≦L÷αの関係を満たしていれば良い。
Further, FIG. 11 shows a plurality of cluster ion beam point evaporation sources 30, six cluster ion beam point evaporation sources 20, and six cluster ion beam point evaporation sources 40.
And one cluster ion beam point evaporation source 50 are arranged. The position of the cluster ion beam point evaporation source 30 is defined by the aspect ratio α of the contact hole on the substrate 2 and the surface of the substrate 2. Let L be the distance between the extended surface of X and the cluster ion beam point evaporation source 30, and D be the distance between the rotation center axis of the substrate 2 and the cluster ion beam point evaporation source 30, the relationship of D ≦ L ÷ α must be satisfied. Good.

【0023】なお、蒸着する材料は上記実施例に示した
アルミニウム,銅,チタンからなる合金に限るものでは
なく、アルミニウムとシリコンなどの合金についても成
膜が可能である。また、上記実施例では基板を回転させ
ていたが、これに限るものではなく、点蒸発源が基板中
心部直下を中心に回転移動をするようにしても良い。
The material to be vapor-deposited is not limited to the alloy made of aluminum, copper and titanium shown in the above embodiment, but an alloy such as aluminum and silicon can also be formed. Further, although the substrate is rotated in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this, and the point evaporation source may be rotated around the position directly below the center of the substrate.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
アスペクト比の高い微小なコンタクトホールへの成膜に
おいても、コンタクトホール上部のエッジ部に集中して
膜が形成されたり、コンタクトホール底部は膜が薄い,
成膜できないと言うことがなく、アスペクト比の高い微
小なコンタクトホールの内部にも均一な成膜ができると
いう効果がある。
As described above, according to the present invention,
Even when forming a film on a minute contact hole with a high aspect ratio, a film is concentrated on the edge part of the contact hole upper part, or a thin film is formed on the contact hole bottom part.
There is an effect that a film cannot be formed and a uniform film can be formed even inside a minute contact hole having a high aspect ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の1実施例であるクラスタイオンビー
ム蒸着装置の概念を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing the concept of a cluster ion beam vapor deposition apparatus that is an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例を示す点蒸発源側からみた平
面図と、側面図である。
FIG. 2 is a plan view and a side view seen from the point evaporation source side showing an embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施例を示す点蒸発源側からみた平
面図と、側面図である。
FIG. 3 is a plan view and a side view seen from the point evaporation source side showing an embodiment of the present invention.

【図4】この発明の実施例を示す点蒸発源側からみた平
面図と、側面図である。
FIG. 4 is a plan view and a side view seen from the point evaporation source side showing an embodiment of the present invention.

【図5】この発明の実施例を示す点蒸発源側からみた平
面図と、側面図である。
5A and 5B are a plan view and a side view seen from the point evaporation source side showing an embodiment of the present invention.

【図6】この発明の実施例を示す点蒸発源側からみた平
面図と、側面図である。
6A and 6B are a plan view and a side view as seen from the point evaporation source side showing an embodiment of the present invention.

【図7】この発明の実施例を示す点蒸発源側からみた平
面図と、側面図である。
FIG. 7 is a plan view and a side view seen from the point evaporation source side showing an embodiment of the present invention.

【図8】この発明の実施例を示す点蒸発源側からみた平
面図と、側面図である。
FIG. 8 is a plan view and a side view seen from the point evaporation source side showing an embodiment of the present invention.

【図9】この発明の実施例を示す点蒸発源側からみた平
面図と、側面図である。
9A and 9B are a plan view and a side view seen from the point evaporation source side showing an embodiment of the present invention.

【図10】この発明の実施例を示す点蒸発源側からみた
平面図と、側面図である。
FIG. 10 is a plan view and a side view seen from the point evaporation source side showing an embodiment of the present invention.

【図11】この発明の実施例を示す点蒸発源側からみた
平面図と、側面図である。
FIG. 11 is a plan view and a side view seen from the point evaporation source side showing an embodiment of the present invention.

【図12】従来のマグネトロン型スパッタ装置を模式的
に示す概略構成図である。
FIG. 12 is a schematic configuration diagram schematically showing a conventional magnetron type sputtering apparatus.

【図13】従来のマグネトロン型スパッタ装置によっ
て、コンタクトホールに窒化チタンとアルミニウムをス
パッタ成膜した状態を示す断面である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state where titanium nitride and aluminum are sputter-deposited on a contact hole by a conventional magnetron type sputtering device.

【図14】従来のクラスタクラスタイオンビーム蒸着装
置を模式的に示す構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram schematically showing a conventional cluster cluster ion beam vapor deposition apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 クラスタイオンビーム点蒸発源 2 基板 3 基板回転手段 11 ルツボ 12 加熱用フィラメント 13 ノズル 14,17 熱シールド板 15 クラスタ 16 イオン化フィラメント 18 加速電極 1 Cluster Ion Beam Point Evaporation Source 2 Substrate 3 Substrate Rotating Means 11 Crucible 12 Heating Filament 13 Nozzle 14, 17 Heat Shield Plate 15 Cluster 16 Ionizing Filament 18 Accelerating Electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 成膜する材料の蒸気やイオンなどを点状
の領域より吐出させる点蒸発源を用い、ここから噴出し
た物質を成膜しようとする基板に堆積させることで、前
記基板に前記材料からなる膜を形成する成膜装置におい
て、 前記基板の端部直下または直下より外側に前記点蒸発源
が配置され、 前記基板が回転するかもしくは前記点蒸発源が前記基板
の中心部を通る軸を中心とした円周上を回転することを
特徴とする成膜装置。
1. A point evaporation source for ejecting vapor or ions of a material to be formed from a dot-like region is used, and a substance ejected from the point evaporation source is deposited on the substrate to be formed into a film, thereby forming the film on the substrate. In a film forming apparatus for forming a film made of a material, the point evaporation source is arranged immediately below the edge of the substrate or outside just below the edge, and the substrate rotates or the point evaporation source passes through the center of the substrate. A film forming apparatus characterized by rotating on a circumference around an axis.
【請求項2】 請求項1記載の成膜装置において、 前記基板と点蒸発源とが所定距離より近い場合は、前記
点蒸発源が前記基板の端部直下より内側の領域にも配置
されることを特徴とする成膜装置。
2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein when the substrate and the point evaporation source are closer than a predetermined distance, the point evaporation source is also arranged in a region inside immediately below an end portion of the substrate. A film forming apparatus characterized by the above.
JP4149419A 1992-01-08 1992-06-09 Film forming device Pending JPH05339712A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4149419A JPH05339712A (en) 1992-06-09 1992-06-09 Film forming device
EP93100189A EP0551117A2 (en) 1992-01-08 1993-01-07 Large scale integrated circuit device and thin film forming method and apparatus for the same
KR1019930000136A KR0126457B1 (en) 1992-01-08 1993-01-07 Large scale integrated circuit device and thin film forming method and apparatus for the same
US08/414,014 US5561326A (en) 1992-01-08 1995-03-30 Large scale integrated circuit device

Applications Claiming Priority (1)

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JP4149419A JPH05339712A (en) 1992-06-09 1992-06-09 Film forming device

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